耐热混凝土概述.pdf

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1、广东建材2016年第1期材料研究与应用耐热混凝土概述黄圣妩(广东省建筑科学研究院集团股份有限公司)【摘要】伴随着工业的快速发展和进步，特殊性能的混凝士有了与其对应的应用场合及要求。发展及改良各种满足不同工业需求的特种混凝土成了混凝士行业的一个必然趋势。本文通过对耐热混凝土的耐热机理、组成材料、配合比设计以及耐热混凝土发展现状的研究，探讨如何经济有效地解决建筑物耐火、耐热等问题。【关键字】耐热混凝土：耐热机理；组成材料；配合比伴随着工业的快速发展和进步，特殊性能的混凝土有了与其对应的应用场合及要求n]。发展及改良各种满足不同工业需求的特种混凝土成了混凝土行业的一个

2、必然趋势。近些年来，火灾事故频发，如何经济有效地解决建筑物耐火、耐热等问题，显得具有重大的现实意义。这些年来虽然不少的新材料、新工艺、新技术在建筑领域中得到广泛的应用，但是混凝土依然凭借着其优越的性能、低廉的价格在大量基础设施建设的众多材料中成为首选材料。使用具有耐热、耐火性能的混凝土更是能够经济有效解决火灾事故造成巨大财产损失、人员伤亡等问题的有效方法之一[2]。1耐热混凝土的概念耐热混凝土是指在2001300。C高温长期作用下，其物理性能、力学性能不被破坏，且具有良好的耐急冷急热性能，在高温作用下干缩变形小的一种特殊混凝土[31。2耐热混凝土的耐热机理在高温

3、作用下，混凝土会产生退化[4]，这种退化包括质量减少、形成大量的孔以及裂缝、强度及弹性模量的下降，混凝土的这种退化会造成混凝土出现大面积的裂缝甚至坍塌。退化的主要原因有以下两点：第一是水泥浆体失水；第二是骨料膨胀和水泥浆体与骨料以及钢筋的热膨胀不协调而产生热梯度，从而导致结构的破坏。混凝土在高温下受到破坏是由于多种因素共同作用的结果，这些因素之间的关系非常复杂。根据现有的研究成果，普通混凝土随着温度变化一般遵循着以下规律进行：温度≤100℃，混凝土内部的自由水逐渐蒸发，在混凝土内部形成许多的毛细裂缝以及孔隙。加载后，缝隙尖端的应力集中，裂缝扩展，促使混凝土的抗压

4、强度降低。200℃≤温度≤300℃，混凝土内部的自由水已经全部蒸发，水泥凝胶水中的结合水开始脱出。胶合作用的加强减弱了缝隙尖端的应力集中，裂缝减小，混凝土强度提高；但是由于粗细骨料和水泥浆体两者的温度膨胀系数不相等，应变差的增大使骨料界面形成裂纹，降低了混凝土强度。这些矛盾的因素同时作用，使这一温度区段的抗压强度变化复杂。温度≤500℃，粗细骨料和水泥浆体的温度变形差继续增加，界面裂缝不断开展以及延伸，而且温度到达400℃以后，水泥水化生成的氢氧化钙等物质脱水，体积膨胀，促使裂缝扩大，混凝土的抗压强度显著下降。温度≤600。C，未进行水化的水泥颗粒以及骨料中的石

5、英成分形成晶体，伴随着这些物质巨大的膨胀，部分骨料内部开始形成裂缝，混凝土的抗压强度急剧下降。3耐热混凝土的组成材料原材料的性质是决定耐热混凝土性能的首要因素。生产耐热混凝士的主要原材料有：胶凝材料、骨料、掺和料、混凝土外加剂以及拌合用水。(1)胶凝材料：根据使用的温度不同，选择不同的胶凝材料。①硅酸盐类，主要有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥以及水玻璃，这类胶凝材料配制的混凝土最高使用温度可达700～800。C，注意的是选择的水泥不包括用石灰石粉作为混合料的水泥；②铝酸盐类，主要有纯铝酸盐水泥以及高铝酸盐水泥两种，这类胶凝材料配制的混凝土最高使用温度可达1200

6、～1600℃，注意的是选择的水泥不包括用石灰石粉作为混合料的水泥；③硫一17—材料研究与应用广东建材2016年第1期酸盐类，这类胶凝材料有个特点，当温度达到700℃时，内部生产大量的氢氧化铝胶体从而迅速形成致密的结构，温度升高会使强度提高：④矾土类，矾土类胶凝材料配制的耐热混凝十最高使用温度可达1730℃；⑤磷酸盐类，磷酸盐类胶凝材料在温度到达一定时，部分的磷酸盐发生分解一聚合反应，使这种材料具有很强的粘附性，这类胶凝材料配制的混凝土最高使用温度可达160041700℃。(2)骨料：骨料是影响混凝土耐热性能的主要因素，要配制出性能好的耐热混凝土，选择抗震性能优良

7、的骨料是关键。①骨料用量的选择：骨料用量太大，胶凝材料的用量就会相应减少，从而导致混凝土拌合物的和易性变差，造成混凝土密实性差，孔隙率大，致使混凝土在高温下容易分层脱落；骨料用量太少，胶凝材料用量相对较大，会导致混凝土的荷重软化温度降低，耐热性能下降。②骨料粒径的选择：骨料的粒径太大，造成混凝土拌合物不易搅拌均匀，骨料的表面积减小，在同等胶凝材料的情况下，拌合物的和易性变差，密实性下降；骨料的粒径太小，拌合物的工作性较差，需要在水灰比不变的情况下加大胶凝材料的用量才能满足施工要求，造成混凝土的高温强度降低幅度大，耐高温性能变差。③选择合理级配的骨料：能加大骨料的

8、堆积密度，减少胶凝材料的